Найбільш небезпечним для електроприладів і радіоапаратури є аварійне підвищення мережевої напруги. Це може трапитися при обриві через сильний вітер відкритій повітряній проводки в лінії електропередач і замиканні одного з фазних проводів на нульовий. При цьому в мережі деякий час може діяти напругу до 380 В. Включені лампочки лопаються, а всі інші радіоелектронні пристрої виходять з ладу. Найбільш ймовірно таке в сільській місцевості або на дачі, хоча були випадки і в місті. Незважаючи на те, що трапляється таке дуже рідко, від цього не легше тим, хто постраждав.

Стоять на мережевому вводі в квартиру плавкі запобіжники або електромеханічні автомати спрацьовують тільки при перевищенні заданого струму (зазвичай при короткому замиканні в ланцюзі). А струм у ланцюгах значно зростає вже в разі пошкодження електроприладів і радіоапаратури. Це пояснюється тим, що при підвищенні напруги на 50% розсіює потужність в споживачах енергії збільшуються більш ніж в 2 рази (P = U2 / R).

Багато з побутових електроприладів (електронагрівачі, освітлювальні лампи, холодильник тощо) не бояться зниженого в мережі напруги. Для них в основному і призначені наведені нижче дві схеми. Вони спрацьовують тільки при зростанні пітающе го напруги вище заданого порогу і відрізняються по своїй швидкодії, а значить і області застосування.

   

Найпростіша схема, яка може забезпечити захист ламп освітлення або нагрівачів у разі аварійного підвищення напруги в мережі, показана на рис. 1.1. У початковому стані номінал резистора R1 вибирається так, щоб реле К1 було відключено. Через групи нормально замкнутих контактів К1.1, К1.2 напруга надходить в навантаження.

В якості реле К1 можуть бути використані майже будь на робочу напругу обмотки 220 В і менше (допустимий струм через контакти повинен бути не менше 3 … 5 А, наприклад з серії РПУ). Величина опору резистора R1 залежить від опору обмотки реле, а також його конструкції (підбирається так, щоб К1 могло спрацювати при підвищенні діючого напруги в мережі вище 260 В). При спрацьовуванні реле ланцюг навантаження розімкнеться, а додатковий резистор R2 групою контактів К1.2 буде підключений. Резистор R2 дозволить реле стійко утримуватися у включеному стані. Від його величини залежить, при якому рівні зниженої напруги реле повернеться в початковий стан (відключиться).

Для того щоб виключити брязкіт контактів К1.1 при наближенні напруги до порогового значення, буде потрібно підігнути контакти К1.2 так, щоб вони спрацьовували раніше, ніж К1.1. Недоліком цієї схеми є низька швидкість спрацьовування, через що вона не може надійно захистити не інерційні б-ювие прилади і радіоапаратуру.

   

Велику швидкістю спрацьовування захисту забезпечує друга схема, рис. 1.2. Вона харчується безпосередньо від мережі і повинна бути підключена в черговому режимі постійно. Пристрій відрізняється від опублікованих аналогів [Л2] малим споживаним струмом в черговому режимі – близько 2 мА, а при спрацьовуванні захисту – не більше 100 мА.

У вихідному стані реле К1 не включено і на конденсаторі С1 накопичується енергія за рахунок його заряду від мережі через резистор R2. При цьому напруга на С1 перевищить необхідне номінальне для роботи реле на 30 … 50%. Це дозволяє прискорити спрацьовування реле. Стабілітрон VD1 обмежує величину напруги на конденсаторі С1 рівнем 33 В (без нього напруга може досягати 340 В).

При збільшенні напруги в мережі, як тільки воно перевищить на резисторі R5 поріг відкривання стабілітрона VD3 – відкриваються транзистор VT1 і тиристор VS1. За рахунок накопиченої на конденсаторі С1 енергії спрацьовує реле К1. Група контактів К1.1 підключає резистор R1 паралельно з R2. Проходить через нього струм дозволяє утримувати реле у включеному стані після спрацьовування, коли конденсатор розрядиться через обмотку реле.

Тут використовується особливість електромагнітних реле – для утримання контактів у включеному стані потрібно менший струм, ніж для включення. Тому включення виконується при підвищеній напрузі, а утримання здійснюється мінімально необхідним – це приблизно 18 В для типу ТКЕ54.

Відключення навантаження виконують групи нормально замкнутих контактів реле К1 (вони включені паралельно для збільшення допустимої проходить струму).

Конденсатор С2 запобігає спрацьовування захисту від короткочасних перешкод в мережі.

Індикатором спрацьовування захисту є світіння світло-діода HL1. Діод VD8 оберігає світлодіод від впливу високої зворотної напруги.

У разі спрацьовування захисту повернути схему у вихідний стан можна, натиснувши на кнопку “скидання” (SB1).

У схемі використані деталі: резистор R1 типу ПЕВ на 25 Вт, а решта – постійні резистори типу МЯТ з відповідною потужністю розсіювання (вона вказана на схемі). Підстроєні резистор R5 типу СП5-16А-1 Вт Конденсатори С1 типу К50-35, С2 – К10-17. Як діодів VD1, VD2, VD5 … VD7 підійдуть будь-які випрямні на струм 0,5 А і зворотне напруга не менше 400 В. Транзистор VT1 КТ3102 можна замінити на КТ315 або КТ312. Стабілітрон VD3 замінюється будь-яким із серії прецизійних з напругою стабілізації 6,6 … 9,1 В, VD4 на КС533А.

   

Світлодіод HL1 підійде будь-який з серії КІПД або АЛ310А. Замість світлодіода зручно застосовувати також неонка. Тиристор VS1 можна використовувати із серій Т112 або Т122, наприклад Т122-20-6 (остання цифра в позначенні вказує клас допустимої зворотної напруги і в даній схемі значення не має). Реле К1 може бути типу ТКЕ54ПОД або більш сучасне з серії РНЕ44. Такі реле допускають комутацію напруги 220 В і дозволяють пропускати через свої контакти струм більше 10 А, а при паралельному їх з’єднанні ще більше. Всі елементи на схемі, виділені пунктиром, крім реле К1, розташовані на друкованій платі з однобічного склотекстоліти товщиною 1.5 … 3 мм з розмірами 85×50 мм, рис. 1.3.

Для налаштування пристрою буде потрібно ЛАТР, що дозволяє збільшувати напругу на вході схеми до 260 В. Рівень підвищеного мережевої напруги, при якому спрацьовує захист, встановлюється резистором R5. Номінал резистора R6 залежить від типу використовуваного світлодіода HL1 і підбирається для отримання потрібної яскравості світіння індикатора.

   
Література:
І.П. Шелестов – Радіоаматорам корисні схеми, книга 3.